JP2023091435A - 制御弁及び制御弁を備えた作業機 - Google Patents
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Abstract
【課題】エアを安定的に抜くことができる制御弁を提供する。【解決手段】制御弁Vは、バルブボディ46と、バルブボディに形成されたスプール孔47と、スプール孔に摺動自在に組み込まれたスプール45と、スプールを作動させるパイロット油が導入されるパイロット室57と、作動油をバルブボディの外部に排出する排出路51と、スプールの外周に螺旋状に形成され、排出路に連通するスパイラル溝67と、スプール孔の内面にスプールの軸心方向に沿って形成されていて、パイロット室とスパイラル溝とを連通させる少なくとも1つの軸方向溝72と、を備えている。【選択図】図4
Description
本発明は、制御弁及び制御弁を備えた作業機に関する。
従来、特許文献1に開示された制御弁が知られている。
特許文献1に開示された制御弁は、油圧アクチュエータを接続可能なアクチュエータポートと、アクチュエータポートを介して戻る作動油を外部に排出する排出路とが形成されたバルブボディを備え、該バルブボディにスプール孔を形成すると共に、該スプール孔に摺動自在に組み込まれたスプールの外周に、螺旋状のスパイラル溝を形成し、スプールを作動させるパイロット油が導入されるパイロット室を設け、該パイロット室に導入されたパイロット油によってスプールが中立位置から所定量移動したときに、スパイラル溝を介してパイロット室と排出路とが連通するように構成されている。これにより、パイロット室に導入されたパイロット油の一部がスパイラル溝を介して排出路にリークすることで、パイロット室内に溜まるエアを抜き、スプールの切換応答性を向上させている。
特許文献1に開示された制御弁は、油圧アクチュエータを接続可能なアクチュエータポートと、アクチュエータポートを介して戻る作動油を外部に排出する排出路とが形成されたバルブボディを備え、該バルブボディにスプール孔を形成すると共に、該スプール孔に摺動自在に組み込まれたスプールの外周に、螺旋状のスパイラル溝を形成し、スプールを作動させるパイロット油が導入されるパイロット室を設け、該パイロット室に導入されたパイロット油によってスプールが中立位置から所定量移動したときに、スパイラル溝を介してパイロット室と排出路とが連通するように構成されている。これにより、パイロット室に導入されたパイロット油の一部がスパイラル溝を介して排出路にリークすることで、パイロット室内に溜まるエアを抜き、スプールの切換応答性を向上させている。
特許文献1に開示の制御弁にあっては、エア抜き量(パイロット室に残存するエア量)にばらつきが生じることが考えられる。詳しくは、スプールは軸心回りに回転自在であるが故に、例えば、スプールを組み付ける際等において、スプールの軸心回りの回転位置によって、スパイラル溝の長さ方向のパイロット室側の端部(パイロット油の入口側端部)の位置にばらつきが生じる。エアは、パイロット室の上部に溜まるので、例えば、スパイラル溝の入口側端部が低い位置にあるとエアが抜けにくくなる。
本発明は、前記問題点に鑑み、エアを安定的に抜くことができる制御弁及び制御弁を備えた作業機を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る制御弁は、バルブボディと、前記バルブボディに形成されたスプール孔と、前記スプール孔に摺動自在に組み込まれたスプールと、前記スプールを作動させるパイロット油が導入されるパイロット室と、作動油を前記バルブボディの外部に排出する排出路と、前記スプールの外周に螺旋状に形成され、前記排出路に連通するスパイラル溝と、前記スプール孔の内面に前記スプールの軸心方向に沿って形成されていて、前記パイロット室と前記スパイラル溝とを連通させる少なくとも1つの軸方向溝と、を備えている。
上記の制御弁にあっては、パイロット油が軸方向溝を経てスパイラル溝から排出路にリークすることでパイロット室内のエアが抜ける。つまり、パイロット油はバルブボディに形成された軸方向溝を経由してスパイラル溝からリークするので、スプールの軸心回りの回転位置にかかわらず、エアを安定して抜くことができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1は、作業機1の全体構成を示す側面図である。本実施形態では、作業機1として旋回作業機1であるバックホーが例示されている。
図1に示すように、作業機1は、機体(旋回台)2と、機体2の左側に配置された左の走行装置3Lと、機体2の右側に配置された右の走行装置3Rと、機体2の前部に装着された作業装置4とを備えている。機体2上にはキャビン5が搭載されている。キャビン5の室内には、運転者(オペレータ)が着座する運転席が設けられている。
図1は、作業機1の全体構成を示す側面図である。本実施形態では、作業機1として旋回作業機1であるバックホーが例示されている。
図1に示すように、作業機1は、機体(旋回台)2と、機体2の左側に配置された左の走行装置3Lと、機体2の右側に配置された右の走行装置3Rと、機体2の前部に装着された作業装置4とを備えている。機体2上にはキャビン5が搭載されている。キャビン5の室内には、運転者(オペレータ)が着座する運転席が設けられている。
本実施形態においては、作業機1の運転席6に着座した運転者が向く方向(図1の矢印A1方向)を前方といい、その反対方向(図1の矢印A2方向)を後方という。また、運転者の左側(図1の手前側)を左方といい、運転者の右側(図1の奥側)を右方という。したがって、図1のK1方向が前後方向(機体前後方向)である。また、前後方向K1に直交する方向である水平方向を機体幅方向という。
左の走行装置3L及び右の走行装置3Rは、本実施形態では、クローラ式の走行装置で構成されている。左の走行装置3Lは、走行モータMLによって駆動され、右の走行装置3Rは、走行モータMRによって駆動される。走行モータML,MRは、油圧モータ(油圧アクチュエータAC)によって構成されている。左の走行装置3L及び右の走行装置3Rが装着される走行フレーム11の前部には、ドーザ装置7が装着されている。ドーザ装置7は、ドーザシリンダC1を伸縮することにより昇降(ブレードを上げ下げ)させることができる。
機体2は、走行フレーム11上に旋回ベアリング8を介して縦軸(上下の方向に延伸する軸心)回りに旋回可能に支持されている。機体2は、油圧モータ(油圧アクチュエータAC)からなる旋回モータMTによって旋回駆動される。
機体2は、縦軸回りに旋回する旋回基板9と、旋回基板9の後部に支持されたウエイトとを有している。旋回基板9は、鋼板等から形成されており、旋回ベアリング8に連結されている。機体2の後部には、原動機E1が搭載されている。原動機E1は、エンジンである。なお、原動機E1は、電動モータであってもよいし、エンジン及び電動モータを有するハイブリッド型であってもよい。
機体2は、縦軸回りに旋回する旋回基板9と、旋回基板9の後部に支持されたウエイトとを有している。旋回基板9は、鋼板等から形成されており、旋回ベアリング8に連結されている。機体2の後部には、原動機E1が搭載されている。原動機E1は、エンジンである。なお、原動機E1は、電動モータであってもよいし、エンジン及び電動モータを有するハイブリッド型であってもよい。
機体2は、前部に支持ブラケット13を有している。支持ブラケット13には、スイングブラケット14が、縦軸回りに揺動可能に取り付けられている。スイングブラケット14に、作業装置4が取り付けられている。
作業装置4は、ブーム15と、アーム16と、作業具としてのバケット17とを有している。ブーム15は、基部がスイングブラケット14に横軸(機体幅方向に延伸する軸心)回りに回動可能に枢着されていて、上下方向に揺動可能とされている。アーム16は、基部がブーム15の先端側に横軸回りに回動可能に枢着されていて、前後方向K1或いは上下方向に揺動可能とされている。バケット17は、アーム16の先端側にスクイ動作及びダンプ動作可能に設けられている。作業機1は、バケット17に代えて或いは加えて、油圧アクチュエータACにより駆動可能な他の作業具(油圧アタッチメント)を装着することが可能である。
作業装置4は、ブーム15と、アーム16と、作業具としてのバケット17とを有している。ブーム15は、基部がスイングブラケット14に横軸(機体幅方向に延伸する軸心)回りに回動可能に枢着されていて、上下方向に揺動可能とされている。アーム16は、基部がブーム15の先端側に横軸回りに回動可能に枢着されていて、前後方向K1或いは上下方向に揺動可能とされている。バケット17は、アーム16の先端側にスクイ動作及びダンプ動作可能に設けられている。作業機1は、バケット17に代えて或いは加えて、油圧アクチュエータACにより駆動可能な他の作業具(油圧アタッチメント)を装着することが可能である。
スイングブラケット14は、機体2内に備えられたスイングシリンダC2の伸縮によって揺動可能とされている。ブーム15は、ブームシリンダC3の伸縮によって揺動可能とされている。アーム16は、アームシリンダC4の伸縮によって揺動可能とされている。バケット17は、作業具シリンダとしてのバケットシリンダC5の伸縮によってスクイ動作及びダンプ動作可能とされている。ドーザシリンダC1、スイングシリンダC2、ブームシリンダC3、アームシリンダC4、バケットシリンダC5は、油圧シリンダ(油圧アクチュエータAC)によって構成されている。
図2は、上記した(作業機1に装備された)各種の油圧アクチュエータAC(MT,ML,MR,C1~C5)を作動させるための油圧システムの概略構成を示す。
図2に示すように、油圧システムは、コントロールバルブCVと、圧油供給ユニット18と、流量制御部19とを有する。
コントロールバルブCVは、各種油圧アクチュエータAC(MT,ML,MR,C1~C5)を制御する複数の制御弁V(V1~V9)、インレット用ブロックB1 、及びアウトレット用ブロックB2を一方向に配置(積層)すると共に相互に連結し、且つ互いに内部油路によって接続されて構成されている。
図2に示すように、油圧システムは、コントロールバルブCVと、圧油供給ユニット18と、流量制御部19とを有する。
コントロールバルブCVは、各種油圧アクチュエータAC(MT,ML,MR,C1~C5)を制御する複数の制御弁V(V1~V9)、インレット用ブロックB1 、及びアウトレット用ブロックB2を一方向に配置(積層)すると共に相互に連結し、且つ互いに内部油路によって接続されて構成されている。
制御弁Vは、旋回モータMTを制御する旋回制御弁V1、左の走行装置3Lの走行モータMLを制御する第1走行制御弁V2、右の走行装置3Rの走行モータMRを制御する第2走行制御弁V3、ドーザシリンダC1を制御するドーザ用制御弁V4、アームシリンダC4を制御するアーム制御弁V5、ブームシリンダC3を制御するブーム制御弁V6、バケットシリンダC5を制御するバケット制御弁V7、スイングシリンダC2を制御するスイング制御弁V8、及び作業具として油圧アタッチメントが取り付けられた場合に該油圧アタッチメントに装備された油圧アクチュエータACを制御するSP制御弁V9を含む。
圧油供給ユニット18には、油圧アクチュエータAC(MR,ML,MT,C1~C5)を作動させる作動油の供給用の第1ポンプ(メインポンプ)P1と、パイロット圧や検出信号等の信号圧の供給用の第2ポンプ(パイロットポンプ)P2とが装備されている。第1ポンプP1と第2ポンプP2とは、原動機E1によって駆動される。
第1ポンプP1は、斜板の角度変更によって吐出量を変更可能な可変容量型の油圧ポンプ(斜板形可変容量アキシャルポンプ)で構成されている。第1ポンプP1の吐出油は油路aを介してインレットブロックB1に供給されたのち、各制御弁V(V1~V9)に供給される。第2ポンプP2(パイロットポンプ)は、定容量型のギヤポンプで構成されている。第2ポンプP2の吐出油は油路bを介して制御弁をパイロット操作する操作装置の一次側にパイロット元圧として供給される。
第1ポンプP1は、斜板の角度変更によって吐出量を変更可能な可変容量型の油圧ポンプ(斜板形可変容量アキシャルポンプ)で構成されている。第1ポンプP1の吐出油は油路aを介してインレットブロックB1に供給されたのち、各制御弁V(V1~V9)に供給される。第2ポンプP2(パイロットポンプ)は、定容量型のギヤポンプで構成されている。第2ポンプP2の吐出油は油路bを介して制御弁をパイロット操作する操作装置の一次側にパイロット元圧として供給される。
流量制御部19は、第1ポンプP1の斜板制御を行うものである。第1ポンプP1の斜板制御は、該第1ポンプP1の斜板角を変更する流量補償用ピストンに作用する圧力を、流量制御部19に装備された流量補償用バルブを制御することにより行われる。
上記油圧システムにあってはロードセンシングシステムが採用されている。
ロードセンシングシステムは、作業機1に装備された複数の油圧アクチュエータACのうちの複数を同時操作したとき、該油圧アクチュエータAC間の負荷の調整として制御弁Vに組み込まれた圧力補償弁が機能し、低負荷圧側の制御弁Vに最高負荷圧との差圧分の圧力損失を発生させ、負荷の大きさによらず、制御弁Vのスプールの操作量に応じた流量を流す(配分する)ことができるシステムである。
上記油圧システムにあってはロードセンシングシステムが採用されている。
ロードセンシングシステムは、作業機1に装備された複数の油圧アクチュエータACのうちの複数を同時操作したとき、該油圧アクチュエータAC間の負荷の調整として制御弁Vに組み込まれた圧力補償弁が機能し、低負荷圧側の制御弁Vに最高負荷圧との差圧分の圧力損失を発生させ、負荷の大きさによらず、制御弁Vのスプールの操作量に応じた流量を流す(配分する)ことができるシステムである。
また、ロードセンシングシステムは、作業機1に装備された各油圧アクチュエータACの負荷圧に応じて油圧ポンプ(第1ポンプP1)の吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力を油圧ポンプ(第1ポンプP1)から吐出させることにより、動力の節約と操作性を向上することができるシステムである。
ロードセンシングシステムは、各制御弁V(V1~V9)の負荷圧のうちの最高の負荷圧をPLS信号圧(負荷信号)として流量制御部19(流量補償用バルブ)に伝達するPLS信号ラインL1と、第1ポンプP1の吐出圧をPPS信号圧として流量制御部(流量補償用バルブ)に伝達するPPS信号ラインL2とを有する。信号ラインL1,L2は、インレットブロックB1から導出され、流量制御部19に接続されている。
ロードセンシングシステムは、各制御弁V(V1~V9)の負荷圧のうちの最高の負荷圧をPLS信号圧(負荷信号)として流量制御部19(流量補償用バルブ)に伝達するPLS信号ラインL1と、第1ポンプP1の吐出圧をPPS信号圧として流量制御部(流量補償用バルブ)に伝達するPPS信号ラインL2とを有する。信号ラインL1,L2は、インレットブロックB1から導出され、流量制御部19に接続されている。
図3は、1つの制御弁Vに関する油圧回路の概略構成を示している。
図3に示すように、制御弁Vは、操作装置21によってパイロット操作されるパイロット操作切替弁によって構成される。操作装置21は、制御弁Vに対してパイロット圧(パイロット油)を出力するパイロットバルブ21Aと、該パイロットバルブ21Aを操作する操作レバー21Bとを有している。
図3に示すように、制御弁Vは、操作装置21によってパイロット操作されるパイロット操作切替弁によって構成される。操作装置21は、制御弁Vに対してパイロット圧(パイロット油)を出力するパイロットバルブ21Aと、該パイロットバルブ21Aを操作する操作レバー21Bとを有している。
制御弁Vは、圧力補償弁22を含む。圧力補償弁22には、各制御弁Vの負荷圧のうちの最高の負荷圧が負荷信号として伝達される。
制御弁Vは、7ポート3位置切替弁によって構成され、中立位置23と、第1切替位置24と、第2切替位置25とに切り替え可能である。制御弁Vは、切り替え方向一側の中立バネ26Aと、一側とは反対側の他側の中立バネ26Bとの付勢力によって中立位置23に保持され、パイロットバルブ21Aから出力されるパイロット圧によって、中立位置23から第1切替位置24又は第2切替位置25に切り替えられる。
制御弁Vは、7ポート3位置切替弁によって構成され、中立位置23と、第1切替位置24と、第2切替位置25とに切り替え可能である。制御弁Vは、切り替え方向一側の中立バネ26Aと、一側とは反対側の他側の中立バネ26Bとの付勢力によって中立位置23に保持され、パイロットバルブ21Aから出力されるパイロット圧によって、中立位置23から第1切替位置24又は第2切替位置25に切り替えられる。
制御弁Vは、制御対象である油圧アクチュエータAC(図例では、油圧シリンダ)に接続される一対のアクチュエータポート27(第1アクチュエータポート27a、第2アクチュエータポート27b)を有している。図例では、第1アクチュエータポート27aは、第1油圧管路28aを介して油圧アクチュエータAC(油圧シリンダ)のロッド側油室29に連通し、第2アクチュエータポート27bは、第2油圧管路28bを介して油圧アクチュエータAC(油圧シリンダ)のボトム側油室30に連通している。
また、制御弁Vは、ポンプポート31と、導入ポート32と、排出ポート33と、第1インポート34と、第2インポート35とを有している。ポンプポート31は、第1ポンプP1(油圧ポンプ)における作動油を吐出する吐出口に連通している。導入ポート32は、導入管路36を介して圧力補償弁22に接続されている。排出ポート33は、作動油タンクT1に連通している。第1インポート34は、第1供給管路37及び導出管路38を介して圧力補償弁22に接続されている。第2インポート35は、第2供給管路39及び導出管路38を介して圧力補償弁22に接続されている。第1供給管路37には第1ロードチェック弁40が設けられ、第2供給管路39には第2ロードチェック弁41が設けられている。第1ロードチェック弁40及び第2ロードチェック弁41は、アクチュエータポート27側の圧力が逆流するのを防止する逆止弁である。
制御弁Vは、切り替え方向一側に第1受圧部42Aを有し、他側に第2受圧部42Bを有している。第1受圧部42Aは、第1パイロット管路43Aを介してパイロットバルブ21Aに接続されている。第2受圧部42Bは、第2パイロット管路43Bを介してパイロットバルブ21Aに接続されている。したがって、操作レバー21Bを操作してパイロットバルブ21Aから出力されたパイロット圧が第1パイロット管路43Aを介して第1受圧部42Aに作用すると制御弁Vが中立位置23から第1切替位置24に切り替えられる。また、操作レバー21Bを操作してパイロットバルブ21Aから出力されたパイロット圧が第2パイロット管路43Bを介して第2受圧部42Bに作用すると制御弁Vが中立位置23から第2切替位置25に切り替えられる。
第1切替位置24では、ポンプポート31が絞り44を介して導入ポート32に連通し、第1ポンプP1からの作動油が、導入ポート32から導入管路36→圧力補償弁22→導出管路38→第1供給管路37を介して第1インポート34に流入する。第1インポート34に流入した作動油は、第1アクチュエータポート27aから第1油圧管路28aを通ってロッド側油室29に流入する。また、ボトム側油室30から流出する作動油は、第2油圧管路28bを介して第2アクチュエータポート27bに流入し、第2アクチュエータポート27bから排出ポート33を介して作動油タンクT1へ流れる。
第2切替位置25では、ポンプポート31が絞り44を介して導入ポート32に連通し、第1ポンプP1からの作動油が、導入ポート32から導入管路36→圧力補償弁22→導出管路38→第2供給管路39を介して第2インポート35に流入する。第2インポート35に流入した作動油は、第2アクチュエータポート27bから第2油圧管路28bを通ってボトム側油室30に流入する。また、ロッド側油室29から流出する作動油は、第1油圧管路28aを介して第1アクチュエータポート27aに流入し、第1アクチュエータポート27aから排出ポート33を介して作動油タンクT1へ流れる。
図4は、制御弁Vの断面図を示している。該断面図は、複数の制御弁Vの積層方向に直交する面で切断した断面図である。制御弁Vは、図4に示すように、機体2に設置される。
図4に示すように、制御弁Vは、スプール45及び圧力補償弁22等が組み込まれると共に油路が形成されるバルブボディ46を有している。バルブボディ46は、スプール45が軸心方向に摺動可能に組み込まれるスプール孔47を有している。スプール孔47は、バルブボディ46に水平方向に貫通状に形成されている。
図4に示すように、制御弁Vは、スプール45及び圧力補償弁22等が組み込まれると共に油路が形成されるバルブボディ46を有している。バルブボディ46は、スプール45が軸心方向に摺動可能に組み込まれるスプール孔47を有している。スプール孔47は、バルブボディ46に水平方向に貫通状に形成されている。
油圧アクチュエータACに接続される一対のアクチュエータポート27(第1アクチュエータポート27a、第2アクチュエータポート27b)は、バルブボディ46に形成されている。詳しくは、一対のアクチュエータポート27は、バルブボディ46の上面46a(バルブボディ46におけるスプール孔47と平行な面)に形成されている。第1アクチュエータポート27aは、バルブボディ46のスプール軸方向(スプール45の軸心方向)の一端側48Aに形成され、第2アクチュエータポート27bは、バルブボディ46のスプール軸方向の他端側48Bに形成されている。第1アクチュエータポート27aは、第1流通路49を介してスプール孔47に連通し、第2アクチュエータポート27bは、第2流通路50を介してスプール孔47に連通している。
バルブボディ46は、油圧アクチュエータACからアクチュエータポート27を介して戻る作動油を外部に排出する排出路51を有している。詳しくは、排出路51は、排出ポート33を介して作動油タンクT1に連通している。したがって、油圧アクチュエータACから戻る作動油は、排出路51及び排出ポート33等を介して作動油タンクT1へ流れる。排出路51は、バルブボディ46のスプール軸方向の一端と第1流通路49との間でスプール孔47に連通していると共に、バルブボディ46のスプール軸方向の他端と第2流通路50との間でスプール孔47に連通している。
バルブボディ46におけるスプール孔47の軸心方向の略中央部には、導入ポート32が形成されている。導入ポート32のスプール軸方向の他端側48Bには、スプール軸方向に間隔をあけてポンプポート31が形成されている。
圧力補償弁22は、バルブボディ46のスプール軸方向の略中央部に、導入ポート32から上面46aに至るように設けられている。バルブボディ46の上面46aの圧力補償弁22に対応する位置には、ブロック部材52がボルト等によって固定されている。ブロック部材52には、複数の油圧アクチュエータACの中の最高負荷圧が導かれる負荷圧導入室53が形成されている。負荷圧導入室53から圧力補償弁22に負荷信号が導入される。
圧力補償弁22は、バルブボディ46のスプール軸方向の略中央部に、導入ポート32から上面46aに至るように設けられている。バルブボディ46の上面46aの圧力補償弁22に対応する位置には、ブロック部材52がボルト等によって固定されている。ブロック部材52には、複数の油圧アクチュエータACの中の最高負荷圧が導かれる負荷圧導入室53が形成されている。負荷圧導入室53から圧力補償弁22に負荷信号が導入される。
スプール孔47における導入ポート32と第1流通路49との間の第1流通路49寄りの位置には、第1インポート34が形成されている。第1インポート34には、導入ポート32から圧力補償弁22を介して導出管路38に流通した作動油が、第1ロードチェック弁40を有する第1供給管路37を介して流れる。また、スプール孔47におけるポンプポート31と第2流通路50との間の第2流通路50寄りの位置には、第2インポート35が形成されている。第2インポート35には、導出管路38を流通する作動油が、第2ロードチェック弁41を有する第2供給管路39を介して流れる。
スプール45の軸心方向の略中央部には、ポンプポート31と導入ポート32とを連通させるための一対の第1連通溝54が形成されている。第1連通溝54は、スプール45の外周に、周方向に環状に形成された溝によって構成されている。制御弁Vが中立位置23に在るときには、第1連通溝54による、ポンプポート31と導入ポート32との連通が遮断されている。制御弁Vが中立位置23から第1切替位置24に切り替えられると、一方(右側)の第1連通溝54(54a)がノッチ(絞り44)を介してポンプポート31と導入ポート32とを連通する。また、制御弁Vが中立位置23から第2切替位置25に切り替えられると、他方(左側)の第1連通溝54(54b)がノッチ(絞り44)を介してポンプポート31と導入ポート32とを連通する。
スプール45の軸心方向の両側には、一対の第2連通溝55が形成されている。第2連通溝55は、スプール45の外周に、周方向に環状に形成された溝によって構成されている。
スプール軸方向の一端側48A(一方、右側)の第2連通溝55(55a)は、第1流通路49(第1アクチュエータポート27a)と第1インポート34とを連通させるため、又は第1流通路49と排出路51とを連通させるための溝である。制御弁Vが中立位置23に在るときには、一方の第2連通溝55(55a)による、第1流通路49と第1インポート34との連通及び第1流通路49と排出路51との連通は遮断されている。制御弁Vが中立位置23から第1切替位置24に切り替えられると、一方の第2連通溝55(55a)が第1流通路49と第1インポート34とを連通し、第2切替位置25に切り替えられると、一方の第2連通溝55(55a)が第1流通路49と排出路51とを連通させる。
スプール軸方向の一端側48A(一方、右側)の第2連通溝55(55a)は、第1流通路49(第1アクチュエータポート27a)と第1インポート34とを連通させるため、又は第1流通路49と排出路51とを連通させるための溝である。制御弁Vが中立位置23に在るときには、一方の第2連通溝55(55a)による、第1流通路49と第1インポート34との連通及び第1流通路49と排出路51との連通は遮断されている。制御弁Vが中立位置23から第1切替位置24に切り替えられると、一方の第2連通溝55(55a)が第1流通路49と第1インポート34とを連通し、第2切替位置25に切り替えられると、一方の第2連通溝55(55a)が第1流通路49と排出路51とを連通させる。
スプール軸方向の他端側(他方、左側)の第2連通溝55(55b)は、第2流通路50(第2アクチュエータポート27b)と第2インポート35とを連通させるため、又は第2流通路50と排出路51とを連通させるための溝である。制御弁Vが中立位置23に在るときには、他方の第2連通溝55(55b)による、第2流通路50と第2インポート35との連通及び第2流通路50と排出路51との連通は遮断されている。制御弁Vが中立位置23から第1切替位置24に切り替えられると、他方の第2連通溝55(55b)が第2流通路50と排出路51とを連通し、第2切替位置25に切り替えられると、他方の第2連通溝55が第2流通路50と第2インポート35とを連通させる。
バルブボディ46におけるスプール軸方向の両側には、一対のスプールキャップ56(第1スプールキャップ56A、第2スプールキャップ56B)が取り付けられている。第1スプールキャップ56Aは、第1受圧部42Aの構成部材であり、バルブボディ46のスプール軸方向の一端側48Aに取り付けられている。第2スプールキャップ56Bは、第2受圧部42Bの構成部材であり、バルブボディ46のスプール軸方向の他端側48Bに取り付けられている。
第1スプールキャップ56A内には、第1パイロット管路43Aからパイロット圧(パイロット油)が導入される略円柱状のパイロット室57(第1パイロット室57A)が形成されている。第1パイロット室57Aは、スプール孔47に対してスプール軸方向(水平方向)において隣接して配置され、且つスプール孔47に連通する。第1パイロット室57Aには、スプール45の一端側に形成されたガイド部58(58A)が挿入されている。第1パイロット室57Aにパイロット油が導入されると、該パイロット油によってスプール45一端のガイド部58Aが押圧されて、スプール45が図4の左方に移動し、制御弁Vが中立位置23から第1切替位置24に切り替えられる。
第2スプールキャップ56B内には、第2パイロット管路43Bからパイロット圧(パイロット油)が導入される略円柱状のパイロット室57(第2パイロット室57B)が形成されている。第2パイロット室57Bは、スプール孔47に対してスプール軸方向(水平方向)において隣接して配置され、且つスプール孔47に連通する。第2パイロット室57Bには、スプール45の他端側に形成されたガイド部58(58B)が挿入されている。第2パイロット油室にパイロット油が導入されると、該パイロット油によってスプール45他端のガイド部58Bが押圧されて、スプール45が図4の右方に移動し、制御弁Vが中立位置23から第2切替位置25に切り替えられる。
なお、各パイロット室57に導入されるパイロット油の圧力によって、スプール45の移動量を調整でき、油圧アクチュエータACへの作動油の供給量を調整することができる。
第1スプールキャップ56Aにおけるスプール孔47とは反対側には、第1パイロット管路43Aが接続され且つ第1パイロット室57Aに連通する通路孔59(59A)が形成されている。通路孔59Aと第1パイロット室57Aとの間に段部60Aが形成されている。
第1スプールキャップ56Aにおけるスプール孔47とは反対側には、第1パイロット管路43Aが接続され且つ第1パイロット室57Aに連通する通路孔59(59A)が形成されている。通路孔59Aと第1パイロット室57Aとの間に段部60Aが形成されている。
第2スプールキャップ56Bにおけるスプール孔47とは反対側には、第2パイロット管路43Bが接続され且つ第2パイロット室57Bに連通する通路孔59(59B)が形成されている。通路孔59Bと第2パイロット室57Bとの間に段部60Bが形成されている。
一対のスプールキャップ56内の内部構成は同じであるので、図4、図5、図6を参照して、纏めて説明する。
図4に示すように、パイロット室57(第1パイロット室57A、第2パイロット室57B)の内部には、一対のスプリングシート61(第1スプリングシート62、第2スプリングシート63)と、一対のスプリングシート61の間に介在された中立バネ26A,26Bとが組み込まれている。
一対のスプールキャップ56内の内部構成は同じであるので、図4、図5、図6を参照して、纏めて説明する。
図4に示すように、パイロット室57(第1パイロット室57A、第2パイロット室57B)の内部には、一対のスプリングシート61(第1スプリングシート62、第2スプリングシート63)と、一対のスプリングシート61の間に介在された中立バネ26A,26Bとが組み込まれている。
図5に示すように、第1スプリングシート62は、スプリングガイド62aと、バネ受け部62bと、筒部62cとを有している。スプリングガイド62aは、ガイド部58にスプール軸方向に相対移動可能に外嵌めされている。
図6に示すように、スプリングガイド62aの内周面とガイド部58の外周面との間には隙間が設けられている。バネ受け部62bは、スプリングガイド62aのバルブボディ46側から径方向外方に突出している。筒部62cは、バネ受け部62bの外周側からバルブボディ46に向けて延出して該バルブボディ46に当接する。
図6に示すように、スプリングガイド62aの内周面とガイド部58の外周面との間には隙間が設けられている。バネ受け部62bは、スプリングガイド62aのバルブボディ46側から径方向外方に突出している。筒部62cは、バネ受け部62bの外周側からバルブボディ46に向けて延出して該バルブボディ46に当接する。
図5に示すように、第2スプリングシート63は、スプリングガイド63aと、バネ受け部63bとを有している。スプリングガイド63aは、スプール軸方向に延伸する軸心を有する筒状に形成され、ガイド部58とスプール軸方向で間隔をあけて対向するように配置されている。バネ受け部63bは、スプリングガイド63aの通路孔59側の端部から径方向外方に突出し且つ段部60A(60B)に当接している。スプリングガイド63aの内孔63cは、パイロット室57及び通路孔59に連通しており、該内孔63cを介して通路孔59からパイロット室57にパイロット圧が導入される。
中立バネ26A(26B)は、コイルバネによって形成され、一端側が、第1スプリングシート62のスプリングガイド62aに外嵌めされ、他端側が第2スプリングシート63のスプリングガイド63aに外嵌めされていて、バネ受け部62bとバネ受け部63bとの間で圧縮状に介在されている。
図4に示すように、スプール45の軸心方向両側には、一対の溝形成部65が設けられている。一方(右側)の溝形成部65Aは、ガイド部58Aのスプール軸方向内方(スプール45の軸心方向の端部からスプール45の軸心方向の中央部に向かう方向)側に、該ガイド部58Aとスプール軸方向において隣接している。他方(左側)の溝形成部65Bは、ガイド部58Bのスプール軸方向内方側に、該ガイド部58Bとスプール軸方向において隣接している。各溝形成部65は、ガイド部58よりも大径に形成されている。したがって、図5に示すように、溝形成部65とガイド部58との間に、段部66が形成されている。該段部66に第1スプリングシート62のスプリングガイド62aが当接している。
図4に示すように、スプール45の軸心方向両側には、一対の溝形成部65が設けられている。一方(右側)の溝形成部65Aは、ガイド部58Aのスプール軸方向内方(スプール45の軸心方向の端部からスプール45の軸心方向の中央部に向かう方向)側に、該ガイド部58Aとスプール軸方向において隣接している。他方(左側)の溝形成部65Bは、ガイド部58Bのスプール軸方向内方側に、該ガイド部58Bとスプール軸方向において隣接している。各溝形成部65は、ガイド部58よりも大径に形成されている。したがって、図5に示すように、溝形成部65とガイド部58との間に、段部66が形成されている。該段部66に第1スプリングシート62のスプリングガイド62aが当接している。
図5に示すように、各溝形成部65(スプール45の外周)には、スパイラル溝67が形成されている。スパイラル溝67は、溝形成部65(スプール45)の外周に螺旋状に形成された溝であって、スプール軸方向に進む螺旋状の溝である。スパイラル溝67は、溝形成部65に、スプール軸方向の一端側から他端側にわたって形成されている。
溝形成部65におけるスプール軸方向外方(スプール45の軸心方向の中央部からスプール45の軸心方向の端部に向かう方向)側には、スプール軸方向外方に向かうにつれて漸次縮小するテーパ面65aが形成されている。
溝形成部65におけるスプール軸方向外方(スプール45の軸心方向の中央部からスプール45の軸心方向の端部に向かう方向)側には、スプール軸方向外方に向かうにつれて漸次縮小するテーパ面65aが形成されている。
スプール45における溝形成部65のスプール軸方向内方側には、環状溝68が形成されている。環状溝68は、溝形成部65とスプール軸方向で隣接して形成されている。環状溝68は、スプール45に、周方向に環状に形成された溝である。
スパイラル溝67は、テーパ面65aから環状溝68にわたって形成されている。環状溝68にはスパイラル溝67のスプール軸方向内方側の端部67aが連通している。
スパイラル溝67は、テーパ面65aから環状溝68にわたって形成されている。環状溝68にはスパイラル溝67のスプール軸方向内方側の端部67aが連通している。
図5、図6に示すように、バルブボディ46におけるスプール孔47の端部側には、スパイラル溝67及び環状溝68を外周から間隔をあけて覆う周面47aによって形成された空間部(第1空間部)69が設けられている。また、第1スプリングシート62の筒部62cはスパイラル溝67を外周から間隔をあけて覆っており、該筒部62cの内周面62dによって空間部(第2空間部)70が形成されている。第1空間部69と第2空間部70とは、相互に連通している。
図4、図5に示すように、スプール45における、環状溝68と第2連通溝55との間のランド部71は、溝形成部65のスプール軸方向内方側に位置していて、スプール軸方向において環状溝68を介して溝形成部65と隣接して形成されている。また、ランド部71は、溝形成部65と同径に形成されている。
図4、図5に示すように、スプール45における、環状溝68と第2連通溝55との間のランド部71は、溝形成部65のスプール軸方向内方側に位置していて、スプール軸方向において環状溝68を介して溝形成部65と隣接して形成されている。また、ランド部71は、溝形成部65と同径に形成されている。
図5、図6に示すように、スプール孔47の内面におけるランド部71に対応する部分には、スプール45の軸心方向に沿って形成された軸方向溝72と、スプール孔47の内面に、周方向に環状に形成された周方向溝73とが形成されている。言い換えると、軸方向溝72と周方向溝73とは、スプール孔47の内面のスプール軸方向の両側且つスパイラル溝67の近傍に形成されている。また、軸方向溝72と周方向溝73とは、スプール孔47におけるランド部71を支持する支持孔部74の内周面に形成されている。図5に示すように、支持孔部74には排出路51が交差している。支持孔部は、排出路51より環状溝68側の部位(第1部位)74aと、排出路51より第2連通溝55側の部位(第2部位)74bとを有している。第1部位74aに、軸方向溝72と周方向溝73とが形成されている。言い換えると、軸方向溝72及び周方向溝73は、パイロット室57と排出路51との間に形成されている。
図5、図6に示すように、軸方向溝72は、第1部位74a(支持孔部74)の環状溝68側の端部から、第1部位74aのスプール軸方向の中央部に向けて且つスプール軸方向に沿って形成されている。軸方向溝72は、第1空間部69に連通している。また、軸方向溝72は、スプール45の上方(鉛直上方)に形成されている。図7に示すように、軸方向溝72は、断面略円弧形状を呈している。なお、軸方向溝72の断面形状はこれに限らず、例えばV字状の溝であってもよい。軸方向溝72の流路抵抗は、スパイラル溝67の流路抵抗よりも小さい。
図5、図6に示すように、周方向溝73は、軸方向溝72に対してスプール軸方向内方(スプール45の軸心方向の中央)側に隣接して形成されている。本実施形態では、周方向溝73は、第1部位74aのスプール軸方向の中央部付近に形成されている。言い換えると、周方向溝73は、軸方向溝72におけるパイロット室57に連通する側の端部とは反対側で軸方向溝72に隣接して形成されている。軸方向溝72と周方向溝73とは相互に連通している。周方向溝73の溝深さは、軸方向溝72の溝深さに比べて大きく形成されている。
図5、図6に示すように、本実施形態の制御弁Vにあっては、パイロット室57内に溜まるエアを抜くためのエア抜き回路76を有している。エア抜き回路76は、パイロット室57に導入されたパイロット油によってスプール45が中立位置23から所定量移動したときに、パイロット室57と排出路51とを連通させ、パイロット室57に導入されるパイロット油の一部を排出路51にリークさせることで、パイロット室57内に溜まるエアを抜く回路である。エア抜き回路76によって、パイロット室57内に溜まるエアを抜くことにより、スプール45(制御弁V)の切換応答性を向上させることができる。
図4に示すように、エア抜き回路76は、制御弁Vのスプール軸方向の両側に設けられている。制御弁Vのスプール軸方向の一端側48Aのエア抜き回路76は、第1パイロット管路43Aから第1パイロット室57Aに導入されるパイロット油をリークさせることによりエアを抜く流路である。制御弁Vのスプール軸方向の他端側48Bのエア抜き回路76は、第2パイロット管路43Bから第2パイロット室57Bに導入されるパイロット油をリークさせることによりエアを抜く流路である。
図3、図8において、A部は、エア抜き回路76の状態を模式的に表している。A部における第1状態78は、制御弁V(スプール45)が中立位置23にあるときのエア抜き回路76の状態を示している。A部における第2状態79は、制御弁V(スプール45)が第1切替位置24に切り替えられたときのエア抜き回路76の状態を示している。A部における第3状態80は、制御弁V(スプール45)が第2切替位置25に切り替えられたときのエア抜き回路76の状態を示している。
図3に示すように、制御弁Vが中立(中立位置23)であるときには、第1状態78で示すように、エア抜き回路76による、パイロット室57から排出路51へのパイロット油のリークは遮断されている。
図8に示すように、制御弁Vが第1切替位置24に切り替えられたときには、第2状態79で示すように、制御弁Vの一端側のエア抜き回路76は、絞り81を介して第1受圧部42Aに供給されるパイロット油を作動油タンクT1にリークさせる。一方、制御弁V
の他端側のエア抜き回路76によるパイロット油のリークは遮断されている。
図8に示すように、制御弁Vが第1切替位置24に切り替えられたときには、第2状態79で示すように、制御弁Vの一端側のエア抜き回路76は、絞り81を介して第1受圧部42Aに供給されるパイロット油を作動油タンクT1にリークさせる。一方、制御弁V
の他端側のエア抜き回路76によるパイロット油のリークは遮断されている。
制御弁Vが第2切替位置25に切り替えられたとき(図示省略)には、第3状態80で示すように、制御弁Vの一端側のエア抜き回路76によるパイロット油のリークは遮断されており、制御弁Vの他端側のエア抜き回路76は絞り81を介して作動油タンクT1にパイロット油をリークさせる。
次に、エア抜き回路76の作用動作を制御弁Vの断面図を参照して詳しく説明する。
次に、エア抜き回路76の作用動作を制御弁Vの断面図を参照して詳しく説明する。
図5、図6に示すように、エア抜き回路76は、スパイラル溝67、環状溝68、軸方向溝72及び周方向溝73を含む。
図5、図6に示すように、制御弁Vが中立位置23であるときは、スパイラル溝67及び環状溝68は、軸方向溝72のスプール軸方向外方側に位置していて排出路51には連通していない。また、ランド部71の外周が、周方向溝73と排出路51との間で支持孔部74(スプール孔47)の内面に全周にわたって接しているので、軸方向溝72及び周方向溝73も排出路51に連通していない。つまり、制御弁Vが中立位置23であるときは、エア抜き回路76によるパイロット室57と排出路51との連通は遮断されている。
図5、図6に示すように、制御弁Vが中立位置23であるときは、スパイラル溝67及び環状溝68は、軸方向溝72のスプール軸方向外方側に位置していて排出路51には連通していない。また、ランド部71の外周が、周方向溝73と排出路51との間で支持孔部74(スプール孔47)の内面に全周にわたって接しているので、軸方向溝72及び周方向溝73も排出路51に連通していない。つまり、制御弁Vが中立位置23であるときは、エア抜き回路76によるパイロット室57と排出路51との連通は遮断されている。
さらに、制御弁Vが中立位置23であるときは、溝形成部65のスプール軸方向外方側の面は、第1スプリングシート62のスプリングガイド62aに当接していて、第1スプリングシート62のスプリングガイド62aの内周面とガイド部58の外周面との間の隙間によって構成される流路64から第2空間部70へのパイロット油の流通は遮断されている。なお、流路64から第2空間部70へのパイロット油の流通は必ずしも厳密に遮断されている必要はない。例えば、スプール45とスプリングシート62とにガタ(微小隙間)が設けられていてもよく、制御弁Vが中立位置23にあるときに流路64と第2空間部70とがガタによって生じる隙間を介して連通してもよい。
また、図6に示すように、スプリングシート62におけるバルブボディ46との当接部82にパイロット室57と第2空間部70とを連通するスリットを形成し、該スリットを介してパイロット室57と第2空間部70とを常時連通させるようにしてもよい。
上記スリットを形成することにより、後述するように、中立位置23からスプール45が移動してパイロット室57から流路64を介して第2空間部70へパイロット油が流れる場合に、一定の流量を確保することができる。例えば、流路64から第2空間部70への油の流れのみでは、絞りすぎてしまう場合があるため、上記スリットを形成することで一定の流量を確保できる。即ち、一定流量を確保したい場合は、上記のようにスリットを設けてもよい。
上記スリットを形成することにより、後述するように、中立位置23からスプール45が移動してパイロット室57から流路64を介して第2空間部70へパイロット油が流れる場合に、一定の流量を確保することができる。例えば、流路64から第2空間部70への油の流れのみでは、絞りすぎてしまう場合があるため、上記スリットを形成することで一定の流量を確保できる。即ち、一定流量を確保したい場合は、上記のようにスリットを設けてもよい。
図9~図12は、制御弁Vを中立位置23から第1切替位置24に切り替えた状態を示している。
図9、図10に示すように、制御弁Vを第1切替位置24に切り替えたときは、スプール45は中立位置23から左方に移動する。スプール45が中立位置23から第1切替位置24に移動する際には、スパイラル溝67のスプール軸方向内方側部分及び環状溝68は、軸方向溝72のスプール軸方向外方側(パイロット室57側)から、軸方向溝72及び周方向溝73を通過して(越えて)排出路51に連通する位置に移動する。そして、第1切替位置24では、図10に示すように、スパイラル溝67のスプール軸方向内方側部分は、周方向溝73と排出路51とにわたって連通する。
図9、図10に示すように、制御弁Vを第1切替位置24に切り替えたときは、スプール45は中立位置23から左方に移動する。スプール45が中立位置23から第1切替位置24に移動する際には、スパイラル溝67のスプール軸方向内方側部分及び環状溝68は、軸方向溝72のスプール軸方向外方側(パイロット室57側)から、軸方向溝72及び周方向溝73を通過して(越えて)排出路51に連通する位置に移動する。そして、第1切替位置24では、図10に示すように、スパイラル溝67のスプール軸方向内方側部分は、周方向溝73と排出路51とにわたって連通する。
図10、図11に示すように、制御弁Vを第1切替位置24に切り替えたときにあっては、スプール45の軸心方向の一端側48Aにおいて、溝形成部65がスプリングガイド62aから離れて流路64と第2空間部70とが連通する。また、環状溝68とスパイラル溝67のスプール軸方向内方側の端部67aが排出路51に連通すると共にスパイラル溝67のスプール軸方向外方側部分が周方向溝73及び軸方向溝72とオーバーラップして、周方向溝73及び軸方向溝72がスパイラル溝67と連通する。つまり、エア抜き回路76を介して第1パイロット室57Aと排出路51とが連通する。したがって、第1パイロット室57Aに導入されたパイロット油の一部は、流路64→第2空間部70→第1空間部69→軸方向溝72及び周方向溝73→スパイラル溝67→環状溝68を経て排出路51に流れ、排出路51から作動油タンクT1へ向けて流れる。また、第1空間部69
に導入されたパイロット油は、スパイラル溝67のスプール軸方向外方側の端部67bからスパイラル溝67に流入し、スパイラル溝67及び環状溝68を介して排出路51に流れると共に排出路51から作動油タンクT1へ流れる。
に導入されたパイロット油は、スパイラル溝67のスプール軸方向外方側の端部67bからスパイラル溝67に流入し、スパイラル溝67及び環状溝68を介して排出路51に流れると共に排出路51から作動油タンクT1へ流れる。
一方、図9に示すように、スプール45が中立位置23から左方に移動すると、制御弁Vの軸心方向の他端側48Bにおいては、溝形成部65が第1スプリングシート62を押動して中立バネ26Bを圧縮させると共に、ガイド部58が第2スプリングシート63に当接することでスプール45の移動が停止する。また、図12に示すように、周方向溝73は、排出路51に連通していないので、エア抜き回路76によるパイロット油のリークは遮断されている。
また、制御弁Vを中立位置23から第2切替位置25に切り替えるときにあっては、スプール45が中立位置23から右方に移動し、制御弁Vの軸心方向の他端側48Bにおいて、エア抜き回路76を介して第2パイロット室57Bと排出路51とが連通し、第2パイロット室57Bに導入されるパイロット油の一部がエア抜き回路76を介して排出路51にリークする。また、制御弁Vの軸心方向の一端側48Aにおいて、エア抜き回路76によるパイロット油のリークが遮断される。
この制御弁Vを第2切替位置25に切り替えるときの作用は、制御弁Vを第1切替位置24に切り替えるときの作用と同様であるので、説明を省略する。
この制御弁Vを第2切替位置25に切り替えるときの作用は、制御弁Vを第1切替位置24に切り替えるときの作用と同様であるので、説明を省略する。
ところで、例えば、周方向溝73及び軸方向溝72を設けないで、スパイラル溝67だけでパイロット室57に導入されたパイロット油の一部をリークさせるようにすると、パイロット室57にエアが残りやすくなる。詳しくは、図10を参照して説明すると、パイロット室57内のエアは、スパイラル溝67のスプール軸方向外方側(パイロット室57側)の端部67b(パイロット油の入口側端部)の高さ位置H1より上方における部分で残りやすい。さらに、スプール45は軸心回りに回転自在であるが故に、例えば、スプール45を組み付ける際等において、スプール45の軸心回りの回転位置によって、スパイラル溝67の入口側端部67bの高さにばらつきが生じる。スパイラル溝67の入口側端部67bの高さが、図10に示す位置よりも低くなると、さらにエアが抜けにくくなる。このように、スパイラル溝67だけでは、パイロット室57内に残存するエア量(エア抜き量)にばらつきがあり、スプール45の切換応答性が安定しない。
また、スパイラル溝67を設けないで、軸方向溝72だけで第1空間部69と排出路51とを連通させてパイロット室57内のパイロット油のリークを行うと、パイロット油のリーク量が過大になりやすい。
また、スパイラル溝67を設けないで、軸方向溝72だけで第1空間部69と排出路51とを連通させてパイロット室57内のパイロット油のリークを行うと、パイロット油のリーク量が過大になりやすい。
これに対して、本実施形態では、軸方向溝72とスパイラル溝67とを併用することで、パイロット油のリーク量を抑えつつ、安定的にパイロット室57内のエア抜きを行える。詳しくは、本実施形態では、パイロット油のリーク量は第1空間部69から周方向溝73までの軸方向溝72及びスパイラル溝67の流路抵抗と周方向溝73から排出路51までのスパイラル溝67の流路抵抗とによって決まる。すなわち、周方向溝73と排出路51とをスパイラル溝67で連通させることにより、周方向溝73と排出路51とを軸方向溝72で連通させる場合(パイロット室57と排出路51とを軸方向溝72で連通させる場合)よりも流路抵抗を大きくしてパイロット油のリーク量を抑制することができる。また、エアはパイロット室57の上部に溜まる傾向があるが、スプール45の上方に位置する軸方向溝72からパイロット室57内のパイロット油をリークさせるので、つまり、パイロット室57内の高い位置からパイロット油をリークさせるので、パイロット室57内に導入されたパイロット油のエア抜きを良好に行え、パイロット室57内のエアの残存量を少なくすることができる。また、軸方向溝72の位置は変わらないので、スプール45の軸心回りの回転位置にかかわらず、エア抜きを安定して行える。したがって、パイロット油のリーク量はスパイラル溝67で制限されるので、パイロット油のリーク量も抑えられ、且つ安定的にパイロット室57内のエア抜きを行える。
以上のように、パイロット室57内のエア抜きをするのに、軸方向溝72とスパイラル溝67とを併用することで、パイロット油のリーク量を抑えつつ、安定してパイロット室57内のエア抜きを行える。
また、エア抜き回路76の絞り81としては、スパイラル溝67における周方向溝73から排出路51までの部分が相当する。詳しくは、スパイラル溝67における、周方向溝73の排出路51側の端部と排出路51の周方向溝73側の端部との間の範囲H2(図10、図11参照)が、絞り81に相当する部分である。仮に、周方向溝73を設けないとすると、スプール45の軸心回りの回転位置によって、絞り81に相当する部分のスパイラル溝67の長さが変わり、絞り81の相当部分が不安定になる。したがって、周方向溝73があることで、絞り81の相当部分を安定させることができる。
なお、軸方向溝72を加工する際には、周方向溝73を先に加工し、その後、工具で軸方向溝72の加工を入れるので、周方向溝73は、軸方向溝72の加工上必要でもある。
また、エア抜き回路76の絞り81としては、スパイラル溝67における周方向溝73から排出路51までの部分が相当する。詳しくは、スパイラル溝67における、周方向溝73の排出路51側の端部と排出路51の周方向溝73側の端部との間の範囲H2(図10、図11参照)が、絞り81に相当する部分である。仮に、周方向溝73を設けないとすると、スプール45の軸心回りの回転位置によって、絞り81に相当する部分のスパイラル溝67の長さが変わり、絞り81の相当部分が不安定になる。したがって、周方向溝73があることで、絞り81の相当部分を安定させることができる。
なお、軸方向溝72を加工する際には、周方向溝73を先に加工し、その後、工具で軸方向溝72の加工を入れるので、周方向溝73は、軸方向溝72の加工上必要でもある。
上記の実施形態では、スプール孔47のスプール軸方向の一端側48Aと他端側48Bとにおいて、スプール孔47に単一の軸方向溝72が形成されている例を示したが、これに限定されることはなく、軸方向溝72は、スプール45の周囲に複数形成してもよい(軸方向溝72は、スプール孔47の周方向に間隔をおいて複数形成してもよい)。これにより、制御弁V(コントロールバルブCV)を作業機1(機体2)に搭載する際において、搭載する状況に応じて、制御弁V(コントロールバルブCV)の向きを複数選択でき、制御弁V(コントロールバルブCV)の設置の汎用性を高めることができる。詳しくは、例えば、軸方向溝72を図4におけるスプール45の下方(例えばスプール45の軸心に対する軸方向溝72同士の角度が180度となる位置)にも形成することにより、制御弁Vの図4における下面を上向きにして制御弁Vを設置した場合に、軸方向溝72がスプール45の上方に位置するように制御弁Vを設置することができる。また、軸方向溝72を図4におけるスプール45の手前側(例えばスプール45の軸心に対する軸方向溝72同士の角度が90度となる位置)にも形成することにより、制御弁Vの図4における手前側の面を上向きにして制御弁Vを設置した場合に、軸方向溝72がスプール45の上方に位置するように制御弁Vを設置することができる。また、軸方向溝72を図4におけるスプール45の奥側(例えばスプール45の軸心に対する軸方向溝72同士の角度が90度となる位置)にも形成することにより、制御弁Vの図4における奥側の面を上向きにして制御弁Vを設置した場合に、軸方向溝72がスプール45の上方に位置するように制御弁Vを設置することができる。なお、上記した、軸方向溝72をスプールの周囲に複数設ける場合における軸方向溝72の位置は例示であり、限定されることはない。
また、上記実施形態では、エア抜き回路76をスプール軸方向の一端側48Aと他端側48Bとの両方に設けているが、これに限定されることはなく、エア抜き回路76は、スプール軸方向の一端側48Aと他端側48Bとのうちのいずれか一方だけに設けることもできる。
また、本実施形態では、制御弁Vとして、パイロット操作切替弁を例示したが、これに限定されることはなく、制御弁Vは、パイロット式の比例電磁弁を採用してもよい。パイロット式の比例電磁弁は、比例ソレノイドによって制御されるパイロット制御圧によりスプール45を動かして作動油の流れの方向及び流量を制御する弁である。詳しくは、パイロット式の比例電磁弁は、2個の比例ソレノイドを有する比例電磁式減圧弁をパイロット部に採用した二段形の方向・流量制御弁で、流量は比例ソレノイドへの入力電流を変えることにより、また、方向は2個のうちのどちらかの比例ソレノイドに電流を加えるかにより制御する。
また、本実施形態では、制御弁Vとして、パイロット操作切替弁を例示したが、これに限定されることはなく、制御弁Vは、パイロット式の比例電磁弁を採用してもよい。パイロット式の比例電磁弁は、比例ソレノイドによって制御されるパイロット制御圧によりスプール45を動かして作動油の流れの方向及び流量を制御する弁である。詳しくは、パイロット式の比例電磁弁は、2個の比例ソレノイドを有する比例電磁式減圧弁をパイロット部に採用した二段形の方向・流量制御弁で、流量は比例ソレノイドへの入力電流を変えることにより、また、方向は2個のうちのどちらかの比例ソレノイドに電流を加えるかにより制御する。
また、制御弁Vとは別体に形成された比例電磁弁を一対設け、一方の比例電磁弁から第1受圧部42Aにパイロット制御圧が供給されるようにすると共に、他方の比例電磁弁から第2受圧部42Bにパイロット制御圧が供給される構成とすることで、制御弁Vの油圧アクチュエータAC(MT,ML,MR,C1~C5)に対する作動油の流れの方向及び流量を制御するように構成してもよい。
また、本実施形態では、スパイラル溝67を排出路51に連通する位置からパイロット室57に連通する位置まで設けているが、これに限らず、スパイラル溝67は、少なくとも排出路51から周方向溝73に連通する位置まで設けられていればよい。
また、本実施形態では、スプール45が中立位置23であるときに、パイロット室57
と排出路51との間が遮断される構成について説明したが、これに限らず、スプール45が中立位置23であるときにパイロット室57と排出路51との間が軸方向溝72及びスパイラル溝67を介して連通する構成であってもよい。
また、本実施形態では、スプール45が中立位置23であるときに、パイロット室57
と排出路51との間が遮断される構成について説明したが、これに限らず、スプール45が中立位置23であるときにパイロット室57と排出路51との間が軸方向溝72及びスパイラル溝67を介して連通する構成であってもよい。
本実施形態の制御弁Vは、バルブボディ46と、バルブボディ46に形成されたスプール孔47と、スプール孔47に摺動自在に組み込まれたスプール45と、スプール45を作動させるパイロット油が導入されるパイロット室57と、作動油をバルブボディ46の外部に排出する排出路51と、スプール45の外周に螺旋状に形成され、排出路51に連通するスパイラル溝67と、スプール孔47の内面にスプール45の軸心方向に沿って形成されていて、パイロット室57とスパイラル溝67とを連通させる少なくとも1つの軸方向溝72と、を備えている。
この構成によれば、スパイラル溝67が排出路51に連通すると共に軸方向溝72を介してパイロット室57とスパイラル溝67とが連通し、パイロット室57のパイロット油が軸方向溝72を経てスパイラル溝67から排出路51にリークしてエアが抜ける。つまり、パイロット油はバルブボディ46に形成された軸方向溝72を経由してスパイラル溝67からリークするので、スプール45の軸心回りの回転位置にかかわらず、エアを安定して抜くことができる。
また、バルブボディ46をスプール45が水平方向に延伸するように設置した状態において、パイロット室57がスプール45の軸心方向でスプール孔47に隣接し、軸方向溝72がスプール45の上方に位置するように構成される。
また、バルブボディ46をスプール45が水平方向に延伸するように設置した状態において、パイロット室57がスプール45の軸心方向でスプール孔47に隣接し、軸方向溝72がスプール45の上方に位置するように構成される。
この構成によれば、パイロット室57の高い位置からエアを抜くことができるので、パイロット室57のエア残りを減少させることができる。
また、軸方向溝72は、スプール45の周囲に複数形成される。
この構成によれば、制御弁Vの向きを、搭載する状況に応じて複数選択でき、制御弁Vの設置の汎用性を高めることができる。
また、スパイラル溝67の流路抵抗は、軸方向溝72の流路抵抗よりも大きい。
この構成によれば、パイロット室57から軸方向溝72へ流れるパイロット油は、スパイラル溝67によって制限されて排出路51へ流れるので、パイロット油のリーク量を抑えつつ、安定してパイロット室57内のエア抜きを行える。
また、軸方向溝72は、スプール45の周囲に複数形成される。
この構成によれば、制御弁Vの向きを、搭載する状況に応じて複数選択でき、制御弁Vの設置の汎用性を高めることができる。
また、スパイラル溝67の流路抵抗は、軸方向溝72の流路抵抗よりも大きい。
この構成によれば、パイロット室57から軸方向溝72へ流れるパイロット油は、スパイラル溝67によって制限されて排出路51へ流れるので、パイロット油のリーク量を抑えつつ、安定してパイロット室57内のエア抜きを行える。
また、スプール孔47の内面に周方向に形成された周方向溝73であって、軸方向溝72におけるパイロット室57に連通する側の端部とは反対側で軸方向溝72に連通する周方向溝73を備え、排出路51は、周方向溝73に対して軸方向溝72とは反対側に間隔をあけて位置し、スパイラル溝67は、軸方向溝72側から排出路51に向けて移動して周方向溝73と排出路51とを連通する。
この構成によれば、パイロット室57に導入されたパイロット油は、軸方向溝72から周方向溝73に流れ、周方向溝73からスパイラル溝67を介して排出路51に流れる。スパイラル溝67における、周方向溝73と排出路51との間の部分によって、排出路51にリークするパイロット油量を制限する絞り81が構成される。したがって、周方向溝73を設けないと、スプール45の軸心回りの回転位置によって、前記絞り81に相当する部分のスパイラル溝67の長さが変わり、前記絞り81の相当部分が不安定になるが、周方向溝73があることで、絞り81の相当部分を安定させることができる。
また、スプール45が中立位置23であるときにはパイロット室57と排出路51との間が遮断されており、パイロット室57に導入されたパイロット油によってスプール45が中立位置23から所定量移動したときに、軸方向溝72とスパイラル溝67とを介してパイロット室57と排出路51とが連通するようにしてもよい。この構成によれば、スプール45が中立位置23であるときのパイロット油のリーク量を抑制できる。
また、本実施形態にかかる作業機1は、上述した制御弁Vを備えている。したがって、制御弁Vの搭載状況や作業機1の姿勢等によらずにパイロット室内のエア抜きを適切に行うことができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記し
た説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記し
た説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
23 中立位置
45 スプール
46 バルブボディ
47 スプール孔
51 排出路
57 パイロット室
67 スパイラル溝
72 軸方向溝
73 周方向溝
V 制御弁
45 スプール
46 バルブボディ
47 スプール孔
51 排出路
57 パイロット室
67 スパイラル溝
72 軸方向溝
73 周方向溝
V 制御弁
Claims (7)
- バルブボディと、
前記バルブボディに形成されたスプール孔と、
前記スプール孔に摺動自在に組み込まれたスプールと、
前記スプールを作動させるパイロット油が導入されるパイロット室と、
作動油を前記バルブボディの外部に排出する排出路と、
前記スプールの外周に螺旋状に形成され、前記排出路に連通するスパイラル溝と、
前記スプール孔の内面に前記スプールの軸心方向に沿って形成されていて、前記パイロット室と前記スパイラル溝とを連通させる少なくとも1つの軸方向溝と、
を備えている制御弁。 - 前記バルブボディを前記スプールが水平方向に延伸するように設置した状態において、
前記パイロット室が前記スプールの軸心方向で前記スプール孔に隣接し、前記軸方向溝が前記スプールの上方に位置するように構成されている請求項1に記載の制御弁。 - 前記軸方向溝は、前記スプールの周囲に複数形成される請求項1又は2に記載の制御弁。
- 前記スパイラル溝の流路抵抗は、前記軸方向溝の流路抵抗よりも大きい請求項1~3のいずれか1項に記載の制御弁。
- 前記スプール孔の内面に周方向に形成された周方向溝であって、前記軸方向溝における前記パイロット室に連通する側の端部とは反対側で前記軸方向溝に連通する周方向溝を備え、
前記排出路は、前記周方向溝に対して前記軸方向溝とは反対側に間隔をあけて位置し、
前記スパイラル溝は、前記周方向溝と前記排出路とを連通する請求項1~4のいずれか1項に記載の制御弁。 - 前記スプールが中立位置であるときには前記パイロット室と前記排出路との間が遮断されており、前記パイロット室に導入されたパイロット油によって前記スプールが中立位置から所定量移動したときに、前記軸方向溝と前記スパイラル溝とを介して前記パイロット室と前記排出路とが連通する請求項1~5のいずれか1項に記載の制御弁。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の制御弁を備えた作業機。
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